CH627527A5

CH627527A5 - Compressor unit, consisting of a drive motor and a compressor having eccentrically guided, freely mobile pistons

Info

Publication number: CH627527A5
Application number: CH131678A
Authority: CH
Inventors: Siegfried Schoenwald
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1982-01-15
Also published as: ATA153278A; IT1092884B; GB1566687A; BE864757A; FR2383331B1; DE2710734C3; AT355703B; DK83278A; JPS53113310A; IE780495L; DE2710734A1; SE7802192L; DE2710734B2; NL7800273A; DK146662B; DK146662C; IE46251B1; FR2383331A1; IT7820659A0; SE437067B

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verdichteraggregat der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass alle Teile des Aggregates über ein einziges Bauteil in ihrer Lage zueinander fixiert sein können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale. Die Fixierung des Führungsteiles und des Zylinderblockes in ihrer exzentrischen Stellung zueinander kann über die Achse und den mit ihr verbundenen Lagerzapfen erfolgen. Damit ist die Toleranzkette für die Anordnung dieser Teile bis auf die Fertigungstoleranzen der Achse und des Lagerzapfens verkürzt.

Dadurch, dass der Antriebsmotor ein Aussenläufermotor sein kann, ergeben sich sowohl hinsichtlich der Befestigung des Ständers auf der Achse als auch hinsichtlich der Lagerung des Läufers konstruktive Vereinfachungen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Mit 1 ist eine feststehende Achse bezeichnet. Auf dieser feststehenden Achse 1 ist mittels eines ersten und zweiten Kugellagers 2 und 3 der Läufer 4 eines als Aussenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors 5 gelagert. Der Läufer 4 ist mit einem Zylinderblock 6 gekuppelt. Das zweite Kugellager 3 trägt gleichzeitig auch den Zylinderblock 6. An dem Zylinderblock 6 sind gleichmässigüber dessen Umfang verteilt mehrere Kolbenräume 7 ausgebildet. In den Kolbenräumen 7 ist als Kolben jeweils eine Kugel 8 angeordnet. Zur Abstützung der Kugel 8 befindet sich in den Kolbenräumen 7 jeweils noch ein Abstützring 9. Die Mantelfläche eines topf-förmigen Gehäuses 10 bildet den Führungsteil für die Kugel 8. Das topfförmige Gehäuse 10 weist einen zylindrischen Lageransatz 11 auf. In dem Lageransatz 11 sind zwei weitere Kugellager 12 angeordnet, durch die das topfförmige Gehäuse 10 auf einem mit der feststehenden Achse 1 verbundenen Lagerzapfen 13 drehbar gelagert ist. Der Lagerzapfen 13 ist in axialer Richtung mit der feststehenden Achse 1 verbunden und mit seiner Mitte gegenüber der Mitte der feststehenden Achse 1 versetzt. Auf der feststehenden Achse 1 ist ferner der Ständer 14 des Antriebsmotors 5 fest angeordnet. Auf das topfförmige Gehäuse 10 ist ein Abdeckring 15 aufgesetzt.

Der mit dem Lagerzapfen 13 verbundene Teil der feststehenden Achse 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet. Dieser Teil der Achse kann auch in einer anderen rotationssymmetrischen Form, z.B. zylinderförmig, ausgeführt sein. In dem Lagerzapfen 13 und dem kegeligen Teil der feststehenden Achse 1 ist jeweils eine Einlass- und Auslassöffnung 16 und 17 vorgesehen. In dem Zylinderblock 6 ist im Boden jedes Kolbenraumes 7 eine Durchtrittsöffnung 18 ausgebildet, die vom Boden des Kolbenraumes 7 bis zu den im kegeligen Teil der feststehenden Achse 1 vorgesehenen Steuerschlitzen führt.

Der komplette Verdichter ist in ein Blechgehäuse 23 eingebaut. Da dieses Blechgehäuse 23 keinerlei inneren Kräfte des Verdichters aufnehmen muss, werden keine grossen Anforderungen an die Stabilität des Blechgehäuses 23 gestellt. Ein solches Gehäuse kann daher in Leichtbauweise ausgeführt werden. In das Blechgehäuse 23 ist Schmieröl 24 eingefüllt, welches über einen mit der Einlassöffnung 16 verbundenen Schlitz 25 angesaugt wird. Um ein Auslaufen des Öles 24 während der Stillstandzeit des Verdichters zu verhindern, ist in dem Schlitz 25 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Sperrventil angeordnet oder die an die Einlassöffnung 16 anschliessende Leitung ist syphonartig nach oben geführt.

Der Verdichter arbeitet wie folgt:

Durch den Läufer 4 wird der Zylinderblock 6 angetrieben. Die in den Kolbenräumen 7 angeordneten Kugeln 8 liegen infolge der Fliehkraft immer an der Mantelfläche des topfför-migen Gehäuses 10 an. Da das topfförmige Gehäuse 10

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gegenüber dem Zylinderblock 6 exzentrisch angeordnet ist, werden die Kugeln 8 in den Kolbenräumen 7 hin- und herbewegt. Hierbei wird durch die Kugeln 8 über die Einlassöffnung 16 das zu verdichtende Medium angesaugt und anschliessend bei der weiteren Drehung des Zylinderblocks 6 verdichtet und durch die Auslassöffnung 17 wieder ausge-stossen.

Durch die zwischen Kugeln 8 und der Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses 10 bestehende Reibung wird das topfförmige Gehäuse 10 mitgenommen. Zwischen den Kugeln 8 und der Mantelfläche erfolgt praktisch nur eine durch die Exzentrizität bedingte relative Bewegung. Da die Kugeln 8 in allen Richtungen drehbeweglich sind, sind keine gesonderten Rollkörper wie bei dem bekannten Verdichter erforderlich. Durch die Corioliskräfte und die exzentrische Anordnung von Zylinderblock 6 und topfförmigem Gehäuse 10 entstehen Querkräfte, die zu einer entsprechend starken Flächenpressung zwischen den Kugeln 8 und den Seitenwandungen der Kolbenräume 7 führen. Zur Herabsetzung dieser Flächenpressung sind Abstützringe 9 vorgesehen, durch die die Auflagefläche der Kugeln 8 vergrössert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Abstützringe 9 an ihrer den Kugeln 8 zugewandten Seite eine Abschrägung oder Ausrundung aufweisen und somit in den Zwischenraum zwischen den

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Kugeln 8 und den Wänden der Kolbenräume 7 hineinragen. Infolge der Fliehkraft werden die Abstützringe 9 mit ihrer Abschrägung bzw. Ausrundung in den Zwischenraum gepresst, so dass sie die Querkräfte der Kugeln 8 weitgehend s aufnehmen. Um die Massenkräfte klein zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Kugeln 8 aus einem leichten, aber widerstandsfähigen Material, beispielsweise aus Aluminiumoxyd-Sinterkeramik hergestellt sind. Es ist auch möglich, Hohlkugeln zu verwenden.

io Beim Ansaugen des Mediums über die Ansaugöffnung 16 wird über den Schlitz 25 jeweils auch etwas Öl mit angesaugt. Das angesaugte Öl verteilt sich infolge der Fliehkraft in den Kolbenräumen 7 und auf die Kugeln 8. Das Öl verteilt sich auch auf die Wände der Kolbenräume 7 und dichtet somit die ls Spalte zwischen den Kugeln und den Wänden der Kolbenräume 7. Gleichzeitig werden diese Flächen geschmiert. Ausserdem wird überschüsiges Öl beim Verdichten über den mit der Auslassöffnung 17 verbundenen Steuerschlitz 20 wieder ausgeschoben. Hierbei dringt das Öl auch zwischen den 20 Zylinderblock 6 und die kegelige Fläche der feststehenden Achse 1. Das Öl dichtet auch hier vorhandene Spalten ab und schmiert gleichzeitig die aufeinandergleitenden Flächen des Zylinderblockes 6 und des kegelförmigen Ansatzes der feststehenden Achse 1.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

627527 PATENTANSPRÜCHE

1. Verdichteraggregat, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem Verdichter mit exzentrisch geführten, frei beweglichen Kolben, bei dem ein zylindrische Kolbenräume enthaltender Zylinderblock drehbar auf einer feststehenden Achse angeordnet und starr mit dem Läufer des Antriebsmotors gekuppelt ist, die exzentrische Führung der Kolben durch ein drehbar angeordnetes Führungsteil erfolgt, dessen Drehachse gegenüber der Drehachse des Zylinderblockes versetzt ist und bei dem an der Achse mit Ein- und Auslassöffnungen in Verbindung stehende Steuerschlitze vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (14) des Antriebmotors (5) fest auf der Achse (1) angeordnet sowie das Führungsteil als topfförmiges Gehäuse (10) mit einem zylindrischen Lageransatz (11) ausgebildet und auf einem mit der Achse (1) in axialer Richtung verbundenen, gegenüber der Achsmitte versetzt angeordneten Lagerzapfen (13) gelagert ist.

2. Verdichteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) ein Aussenläufermotor ist.

Ein solches Verdichteraggregat ist durch das Buch «Die Kleinkältemaschine» von Plank/Kuprianoff, Springer-Verlag 1948, Abbildung 116 bekannt. Bei diesem bekannten Aggregat ist als Führungsteil für die Kolben ein grosses Kugellager vorgesehen, an dessen Innenring die Kolben über an ihren Enden angebrachte Rollen abgestützt sind. Das grosse Kugellager ist in einem mit dem Gehäuse des Antriebsmotors verbundenen Gehäuseteil exzentrisch gegenüber der feststehenden Achse angeordnet.

Da die feststehende Achse und das Kugellager in der exzentrischen Lage genau zueinander fixiert sein müssen, ist eine entsprechend genaue Bearbeitung des Motorgehäuses und des Gehäuseteils notwendig. Es kommt hinzu, dass das für die Führung der Kolben notwendige grosse Kugellager relativ teuer ist. Die Montage der Rollen an den Kolbenenden erfordert einen nicht unerheblichen Aufwand. Da diese Rollen sowohl die Fliehkräfte als auch die bei der Kompression des zu verdichtenden Mediums auftretenden Kräfte aufnehmen müssen, unterliegen deren Lagerstellen einem verstärkten Verschleiss. Die Achse selbst wird bei diesem Verdichteraggregat an ihrem einen Ende durch ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Zwischenteil und an ihrem anderen Ende in einer Bohrung des mit dem Motorgehäuse verbundenen Gehäuseteiles gehalten. Durch diesen Aufbau bedingt, entsteht eine lange Toleranzkette.

Durch die US-PS 32 67 675 ist ferner ein Verdichter bekannt, bei dem als Führungsteil für die Kolben ein topfförmiges Gehäuse vorgesehen ist, welches auf einem gegenüber der Antriebswelle des Zylinderblockes versetzten Lagerzapfen gelagert ist. Die exakte exzentrische Zuordnung der Antriebswelle und des Lagerzapfens wird über ein Gehäuseteil erreicht, in dessen einer Seitenwand die Antriebswelle gelagert und an dessen anderer Seitenwand der Lagerzapfen befestigt ist. Die exakte Ausrichtung von Antriebswelle und Lagerzapfen setzt wiederum eine genaue Bearbeitung des Gehäuseteiles voraus. Da die Lagerstelle für die Antriebswelle und die Befestigungsstelle für den Lagerzapfen an verschiedenen Seitenwänden vorgesehen sind, können diese beiden Stellen nicht in einem Arbeitsgang ausgebildet werden. Die Bearbeitung in mehreren Arbeitsgängen geht jedoch zu Lasten der Genauigkeit.